DE3237858A1 - Lifting piston machine - Google Patents
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Abstract
Description
HubkolbenmaschineReciprocating engine
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine als Expansionsmaschine oder Kompressionsmaschine, mit mehreren linear bewegbaren Kolben und von den Kolben begrenzten Arbeitsräumen, welche Einlaß- und Auslaßventile aufweisen, sowie mit einer Kurbelwelle, die über Pleuelstangen mit den Kolben verbunden ist.The invention relates to a reciprocating piston engine as an expansion machine or compression machine, with a plurality of linearly movable pistons and from the pistons limited working spaces, which have inlet and outlet valves, as well as with a crankshaft that is connected to the pistons via connecting rods.
Bei den üblichen Hubkolbenmotoren ist jeder Kolbe.n in einem separaten Zylinder angeordnet. Jeder Zylinder ist mit einem Zylinderkopf, der die Ventile enthält, abgeschlossen. Derartige Motore haben ein hohes Gewicht pro Leistungseinheit und große räumliche Abmessungen. Nachteilig ist ferner, daß jeder Kolben Schwingungen im System erzeugt, deren Beseitigung zusätzliche Maßnahmen erfordert.In the usual reciprocating piston engines, each Kolbe.n is in a separate one Cylinder arranged. Each cylinder has a cylinder head that holds the valves contains, completed. Such motors have a high weight per unit of power and large spatial dimensions. Another disadvantage is that each piston vibrates generated in the system, the elimination of which requires additional measures.
Bekannt ist ferner ein Gegenkolbenmotor, bei dem zwei gegenläufig bewegte Kolben in einem gemein- samen Zylinder untergebracht sind und zwischen sich einen Arbeitsraum einschließen. Jeder der Kolben ist über Stangen mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbunden. Durch die Gegenläufigkeit der Kolben kompensieren sich die auftretenden Masseschwingungen teilweise, jedoch ist die Leistung eines solchen Gegenkolbenmotors begrenzt, weil nur ein einziger Arbeitsraum vorhanden ist.Also known is an opposed piston engine in which two counter-rotating moving pistons in a common seed cylinders are housed and include a work space between them. Each of the pistons is over rods connected to a common crankshaft. Because the pistons rotate in opposite directions the occurring mass vibrations partially compensate each other, but the performance is of such an opposed piston engine is limited because only a single working space is available is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein geringes Gewicht pro Leistungseinheit aufweist und bei der das Schwingverhalten durch inneren Masseausgleich des Motors ohne Verwendung zusätzlicher Ausgleichsmassen wesentlich verbessert ist.The invention is based on the object of a reciprocating piston engine To create the type mentioned at the beginning, which has a low weight per unit of power and in which the vibration behavior is due to the internal mass balancing of the motor is significantly improved without using additional balancing weights.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens drei Kolben in einem einzigen geradlinigen Zylinder angeordnet sind, daß jeweils zwei benachbarte Kolben gegenläufig zueinander von der Kurbelwelle angetrieben sind und zwischen sich einen Arbeitsraum einschließen und daß mindestens einer der Kolben über eine durch einen anderen Kolben gleitend und abdichtend hindurchgehende Stange mit der zugehörigen Pleuelstange verbunden ist.To solve this problem, the invention provides that at least three pistons are arranged in a single rectilinear cylinder that each two adjacent pistons are driven in opposite directions to each other by the crankshaft and enclose between them a working space and that at least one of the pistons via a rod which slides and seals through another piston is connected to the associated connecting rod.
Die mindestens drei Kolben, von denen sich jeweils zwei benachbarte Kolben gegenläufig zueinnander in dem gemeinsamen Zylinder bewegen, schließen mindestens zwei Arbeitsräume ein, die sich abwechselnd vergrößern und verkleinern. Der Zylinder wird an seinen beiden Enden jeweils durch die äußeren Kolben abgeschlossen, so daß er keinen Zylinderkopf benötigt. Die Anzahl der Kolben, die in dem Zylinder angeordnet sind, kann beliebig groß gewählt werden, so daß die Anzahl der Arbeitsräume der Hubkolbenmaschine durch die Anzahl der Kolben, die in dem gemeinsamen Zylinder untergebracht sind, bestimmt wird. Damit lassen sich Maschinen mit hoher Leistung bei geringem Platzbedarf unterbringen, weil nicht für jeden Kolben bzw.The at least three pistons, two of which are adjacent Move pistons in opposite directions in the common cylinder, close at least two work rooms, which alternately enlarge and shrink. The cylinder is closed at both ends by the outer piston, so that he does not need a cylinder head. The number of Pistons that are in the Cylinders are arranged can be chosen arbitrarily large, so that the number of Working spaces of the reciprocating machine by the number of pistons in the joint Cylinders are housed, is determined. This allows machines with high Accomodate performance with little space requirement, because not every piston resp.
jedes Kolbenpaar ein separater Zylinder benötigt wird. Da zwei Kolbengruppen vorhanden sind, die sich gegenläufig zueinander bewegen, erfolgt ein selbsttätiger Schwungmassenausgleich, was zu einem ruhigen und vibrationsarmen Lauf des Motors beiträgt. Besonders vorteilhaft ist, daß die Kurbelwelle mit geringer Länge und mit geringer Masse hergestellt werden kann, da die Stangen nahe beieinander liegen.a separate cylinder is required for each pair of pistons. There are two groups of pistons are present that move in opposite directions to each other, an automatic one takes place Flywheel balance, resulting in a quiet and low-vibration engine run contributes. It is particularly advantageous that the crankshaft is short in length and can be made with low mass because the bars are close together.
An der Kurbelwelle greifen nur zwei Arten Von Pleuelstangen an, von denen jede eine Kolbengruppe steuert.Only two types of connecting rods attack the crankshaft each of which controls a group of pistons.
Um einen vollständigen Masseausgleich zur Verbesserung des Schwingverhaltens der Hubkolbenmaschine zu erzielen, ist zweckmäßigerweise auf jeder Seite der Pleuelstange ein Zylinder angeordnet, wobei beide Zylinder die gleiche Anzahl von Kolben - vorzugsweise drei Kolben - enthalten.To achieve a complete mass balance to improve the vibration behavior To achieve the reciprocating engine is conveniently on each side of the connecting rod a cylinder arranged, with both cylinders having the same number of pistons - preferably three flasks - included.
Die erfindungsgemäBe Hubkolbenmaschine kann als Expansionsmaschine (Motor) oder Kompressionsmaschine (Verdichter) ausgebildet sein. Es besteht auch die Möglichkeit, ein Expansionsteil und einen Kompressionsteil in einer gemeinsamen Maschine vorzusehen.The reciprocating piston machine according to the invention can be used as an expansion machine (Motor) or compression machine (compressor). There is also the possibility of an expansion part and a compression part in one joint Machine to be provided.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die ungeradzahligen Kolben durch erste Stangen fest miteinander verbunden sind, die durch die Durchgänge der geradzahligen Kolben gleitend und abdichtend hindurchgehen und daß die geradzahligen Kolben durch zweite Stangen fest miteinander verbunden sind, die durch Durchgänge der ungeradzahligen Kolben gleitend und abdichtend hindurch gehen. Der Begriff "geradzahlig" und ungeradzahlig" orientiert sich an der Reihenfolge der Kolben, z.B. betrachtet von dem kurbelwellenseitigen Ende der Maschine. Die ersten Stangen und die zweiten Stangen werden von der Kurbelwelle aus gesteuert, so daß die Kurbelwelle die Steuerfunktion für die beiden Kolbengruppen ausübt. Die Kraftentnahme kann an den der Kurbelwelle abgewandten Enden der Stangen erfolgen, wobei die Kurbelwelle lediglich die Steuerfunktion ausübt und -relativ schwach dimensioniert werden kann.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the odd-numbered pistons are firmly connected to one another by first rods, which slide and seal through the passages of the even-numbered pistons and that the even-numbered pistons are fixedly connected to one another by second rods which slide and seal through passages of the odd-numbered pistons walk. The terms “even-numbered” and “odd-numbered” are based on the sequence the piston as viewed from the crankshaft end of the engine, for example. the first rods and the second rods are controlled by the crankshaft, So that the The crankshaft has the control function for the two piston groups exercises. The power can be drawn from the ends of the rods facing away from the crankshaft take place, with the crankshaft only performing the control function and relative can be dimensioned weakly.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind fünf Kolben in einer Reihe in dem Zylinder angeordnet. Hierbei bilden der erste, dritte und fünfte Kolben die eine Kolbengruppe und der zweite und vierte Kolben die andere Kolbengruppe. Die Kolben schließen insgesamt vier Arbeitsräume ein. Eine solche Hubkolbenmaschine eignet sich insbesondere als Viertaktmotor, wobei die Ventile und ggf. Zündkerzen der einzelnen Arbeitsräume so gesteuert werden können, daß während einer Umdrehung der Kurbelwelle sämtliche Arbeitsräume alle vier Takte durchlaufen.According to a preferred embodiment of the invention, there are five pistons arranged in a row in the cylinder. Here form the first, third and fifth piston one piston group and the second and fourth piston the other Piston group. The pistons enclose a total of four working spaces. Such Reciprocating engine is particularly suitable as a four-stroke engine, the valves and possibly spark plugs of the individual work spaces can be controlled so that during one rotation of the crankshaft run through all work areas every four cycles.
Vorzugsweise sind zwei erste Stangen und zwei zweite Stangen vorgesehen, welche im Querschnitt nach Art eines Quadrats angeordnet sind, wobei die ersten Stangen auf der einen Diagonalen und die zweiten Stangen auf der anderen Diagonalen liegen. Hierbei bildet zweckmäßigerweise eine der beiden Stangen, die mit einem Kolben fest verbunden sind, eine Zulaufleitung und die andere dieser beiden Stangen eine Ablaufleitung für eine diesen Kolben schmierende und kühlende Flüssigkeit.Preferably two first rods and two second rods are provided, which are arranged in cross section in the manner of a square, the first Poles on one diagonal and the second poles on the other diagonal lie. It expediently forms one of the two rods with one Pistons are firmly connected, one feed line and the other of these two rods a drain line for a liquid that lubricates and cools this piston.
Die Stangen, die eigentlich die Aufgabe haben, die Kolben einer Gruppe fest untereinander zu verbinden, werden dabei gleichzeitig als Schmier- und Kühlmittelkanäle benutzt, wodurch eine Zirkulation der Schmierflüssigkeit ermöglicht wird.The rods that actually have the task, the pistons of a group to be firmly connected to each other, are used as lubricant and coolant channels at the same time used, whereby a circulation of the lubricating fluid is made possible.
Die Stange, die in dem einen Kolben eine Ablaufleitung bildet, bildet zweckmäßigerweise in dem übernächsten Kolben die Zulaufleitung. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung der Schmierflüssigkeit erreicht, wobei jeweils die Kolben einer Kolbengruppe in dem betreffenden Schmiermittelkreislauf hintereinander geschaltet sind.The rod, which forms a drain line in one piston, forms expediently the feed line in the next but one piston. In this way an even distribution of the lubricating fluid is achieved, with each the pistons of a piston group one behind the other in the relevant lubricant circuit are switched.
Durch die Schmiermittelzufuhr zu den einzelnen Kolben, können nicht nur die Berührungsbereiche zwischen der jeweiligen Umfangs fläche des Kolbens und der Innenwand des Zylinders geschmiert werden, sondern auch die Durchgänge, an denen die mit diesem Kolben nicht fest verbundenen beiden anderen Stangen durch den Kolben hindurchgehen. Dabei kann ein aus Querkanälen bestehendes Verteilersystem nach den Ansprüchen 9 bis 11 angewandt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Schmierflüssigkeit zu erreichen.By supplying lubricant to the individual pistons, you cannot only the areas of contact between the respective circumferential surface of the piston and the inner wall of the cylinder are lubricated, but also the passages where the other two rods not firmly connected to this piston by the piston go through. A distribution system consisting of transverse channels can be used according to the Claims 9 to 11 are applied to an even distribution of the lubricating liquid to reach.
Wird die Hubkolbenmaschine als Kompressionsmaschine (Verdichter) betrieben, so benötigt sie einen externen Antrieb. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Maschine mit einem Expansionsteil und einem Kompressionsteil auszustatten, die mit derselben Kurbelwelle gekoppelt sind. Beispielsweise kann bei einem Einspritzmotor der Kompresssionsteil den erforderlichen Druck für die Einspritzung liefern. Die Kurbelwelle ist vorzugsweise zwischen dem Expansionsteil und dem Kompressionsteil angeordnet.If the reciprocating piston machine is operated as a compression machine (compressor), so it needs an external drive. But there is also the possibility of the To equip the machine with an expansion part and a compression part, which with the same crankshaft are coupled. For example, in an injection engine the compression part supply the necessary pressure for the injection. the The crankshaft is preferably between the expansion part and the compression part arranged.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following, with reference to the drawings, exemplary embodiments the invention explained in more detail.
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Hubkolbenmaschine als Viertaktmotor, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Motor, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 1, Fig. 5 einen Längsschnitt zur Verdeutlichung der Kurbelwelle und der Steuerung der Stangen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Kolben und zwei Stangen, von denen jede mit einem der Kolben fest verbunden ist und durch den anderen Kolben hindurchgeht, Fig. 7 eine Seitenansicht des ersten Kolbens, Fig. 8 eine Stirnansicht des ersten Kolbens, Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX von Fig. 7, Fig. 10 einen Schnitt durch den Kolben entlang der Linie X-X von Fig. 9, jedoch ohne die Stangen, Fig. 11 eine schematische Darstellung der Schmierölwege durch die Kolben, Fig. 12 eine andere schematische Darstellung der Schmierölwege durch die Kolben, und Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Verbundmaschine mit Expansionsteil und Kompressionsteil.1 shows a perspective illustration of the reciprocating piston engine as a four-stroke engine, FIG. 2 shows a longitudinal section through the engine, FIG. 3 shows a cross section along the line III-III from FIG. 1, FIG. 4 shows a cross section along the line IV-IV of Fig. 1, Fig. 5 shows a longitudinal section to illustrate the crankshaft and the control of the rods, FIG. 6 shows a longitudinal section through two adjacent pistons and two rods, each of which is fixedly connected to and through one of the pistons goes through the other piston, Fig. 7 is a side view of the first piston, Fig. 8 shows an end view of the first piston, FIG. 9 shows a section along the line IX-IX 7, FIG. 10 shows a section through the piston along the line X-X of FIG. 9, but without the bars, 11 shows a schematic representation the lubricating oil paths through the pistons, FIG. 12 is another schematic illustration the lubricating oil paths through the pistons, and FIG. 13 is a schematic illustration of a Compound machine with expansion part and compression part.
Gemäß Fig. 1 sind in der Zylinderbohrung eines langgestreckten Zylinders 10 fünf Kolben K1,K2,K3,K4 und K5 angeordnet. Durch die Kolben K1 bis K5 gehen vier Stangen S11,S12,S21,S22 hindurch. Die ersten Stangen S11 und S12 sind mit den ungeradzahligen Kolben K1, K3 und K5 verbunden und sie gehen durch die geradzahligen Kolben K2 und K4 gleitend hindurch. Die zweiten Stangen S21 und 522 sind mit den geradzahligen Kolben K2 und K4 fest verbunden und sie gehen durch Durchgänge der ungeradzahligen Kolben K1 ,K3 und K5 gleitend hindurch.According to Fig. 1 are in the cylinder bore of an elongated cylinder 10 five pistons K1, K2, K3, K4 and K5 arranged. Four of them go through pistons K1 to K5 Rods S11, S12, S21, S22 through. The first bars S11 and S12 are with the odd ones Pistons K1, K3 and K5 are connected and they go through the even-numbered pistons K2 and K4 sliding through. The second rods S21 and 522 are with the even-numbered ones Pistons K2 and K4 firmly connected and they go through the odd-numbered passages Pistons K1, K3 and K5 slide through.
Der Zylinder 10 ist an seinem einen Ende mit einem Flansch 11 versehen, der mit dem Flansch 12 des Kurbelwellengehäuses 13 fest verbunden ist. In dem Kurbelwellengehäuse 13 ist die Kurbelwelle 14 gelagert. Diese Kurbelwelle 14 weist einen mittleren Pleuelabschnitt 141 auf, der bezogen auf die Achse 144 der Kurbelwelle 14 in der einen Richtung versetzt angeordnet ist und zwei weitere Pleuelabschnitte 142 und 143, die in Gegenrichtung zu dem mittleren Pleuelabschnitt 141 gegenüber der Achse 144 versetzt sind.The cylinder 10 is provided at one end with a flange 11, which is firmly connected to the flange 12 of the crankshaft housing 13. In the crankcase 13, the crankshaft 14 is mounted. This crankshaft 14 has a central connecting rod section 141, which is based on the axis 144 of the crankshaft 14 in one direction is arranged offset and two further connecting rod sections 142 and 143, which in the opposite direction are offset from the axis 144 to the central connecting rod section 141.
Jeder der Pleuelabschnitte 142 und 143 ist über eine Pleuelstange 15 bzw. 16 gelenkig mit einem ersten Kopfstück 17 verbunden, das beim Drehen der Kurbelwelle 14 in dem Kurbelwellengehäuse 13 hin- und hergehende Linearbewegungen ausführt. Der mittlere Pleuelabschnitt 141 ist über eine weitere Pleuelstange 18 mit einem zweiten Kopfstück 19 gelenkig verbunden, das bei Drehung der Kurbelwelle 14 ebenfalls hin- und hergehende Linearbewegungen in dem Kurbelwellengehäuse 13 ausführt. Da die Pleuelabschnitte 142 und 143 gegenphasig zu dem Pleuelabschnitt 141 wirken, sind die Bewegungen der Kopfstücke 17 und 19 ebenfalls gegenphasig, d.h. diese Kopfstücke bewegen sich abwechselnd aufeinander zu und voneinander fort.Each of the connecting rod sections 142 and 143 is via a connecting rod 15 or 16 articulated to a first head piece 17, which when turning the Crankshaft 14 in the crankcase 13 reciprocating linear movements executes. The middle connecting rod section 141 is connected via a further connecting rod 18 hinged to a second head piece 19 which, upon rotation of the crankshaft 14 also reciprocating linear movements in the crankshaft housing 13 executes. Since the connecting rod sections 142 and 143 are out of phase with the connecting rod section 141 act, the movements of the head pieces 17 and 19 are also out of phase, i.e. these head pieces move alternately towards and away from one another.
Das Kopfstück 17 ist mit zwei ersten Stangen S11 und S12 fest verbunden, die sich von dem Kopfstück 17 aus durch Bohrungen in der Stirnwand 20 des Zylinders 10 hindurch erstrecken. Das zweite Kopfstück 19 ist mit zwei zweiten Stangen S12 und S22 fest verbunden, die sich ebenfalls durch entsprechende Bohrungen der Stirnwand 20 hindurch erstrecken. Die Stangen S11, S12,S21 und S22 verlaufen sämtlich parallel zueinander.The head piece 17 is firmly connected to two first rods S11 and S12, which extends from the head piece 17 through holes in the end wall 20 of the cylinder 10 extend therethrough. The second head piece 19 is provided with two second rods S12 and S22 firmly connected, which can also be found through corresponding holes in the end wall 20 extend therethrough. The bars S11, S12, S21 and S22 are all parallel to each other.
Sie sind - im Querschnitt - kreuzweise angeordnet, wobei die ersten Stangen S11 und S12 seitlich nebeneinander liegen, während die zweiten Stangen S21 und S22 übereinander angeordnet sind. Die insgesamt vier Stangen bilden somit im Querschnitt ein Quadrat.They are - in cross section - arranged crosswise, the first Rods S11 and S12 are side by side, while the second rods S21 and S22 are arranged one above the other. The total of four rods thus form the Cross section a square.
In dem Zylinder 10 sind die ersten Stangen S11 und S12 jeweils mit den ungeradzahligen Kolben K1 ,K3 und K5 fest verbunden, während die zweiten Stangen S21 und S22 mit den geradzahligen Kolben K2 und K4 fest verbunden sind. Alle vier Stangen S11, S12,S21 und S22 erstrecken sich über die gesamte Länge des Zylinders 10 und ragen aus der dem Kurbelwellengehäuse 13 abgewandten Stirnwand 21 heraus.In the cylinder 10, the first rods S11 and S12 are each with the odd-numbered pistons K1, K3 and K5 firmly connected, while the second rods S21 and S22 firmly connected to the even-numbered pistons K2 and K4 are. All four rods S11, S12, S21 and S22 extend over the entire length of the cylinder 10 and protrude from the end wall facing away from the crankshaft housing 13 21 out.
Bei einer Drehung der Kurbelwelle 14 bewegen sich die geradzahligen Kolben in der einen Richtung und die ungeradzahligen Kolben in der anderen Richtung. Die jeweils zwischen zwei benachbarten Kolben gebildeten Arbeitsräume A1,A2,A3 und A4 werden daher periodisch vergrößert und verkleinert. Die Arbeitsräume Al und A3 vergrößern und verkleinern sich synchron zueinander und die Arbeitsräume A2 und A4 vergrößern und verkleinern sich ebenfalls synchron zueinander.When the crankshaft 14 rotates, the even-numbered ones move Pistons in one direction and the odd-numbered pistons in the other direction. The working spaces A1, A2, A3 and formed between two adjacent pistons A4 are therefore enlarged and reduced periodically. The work rooms A1 and A3 zoom in and out synchronously with each other and the work spaces A2 and A4 also zoom in and out synchronously with each other.
Der Arbeitsraum Al weist ein Einlaßventil EV1 und ein Auslaßventil AV2 auf, die in der Seitenwand des Zylinders 10 in demjenigen Bereich angeordnet sind, den die Arbeitskammer Al im kleinsten Zustand einnimmt. In diesem Bereich befindet sich ferner eine Zündkerze ZK1. In gleicher Weise sind in dem Arbeitsraum A2 ein Einlaßventil EV2 und ein Auslaßventil AV2 sowie eine Zündkerze ZK2 angeordnet, an dem Arbeitsraum A3 ein Einlaßventil EV3, ein Auslaßventil AV3 und eine Zündkerze ZK3 und an dem Arbeitsraum A4 ein Einlaßventil EV4, ein Auslaßventil AV4 und eine Zündkerze ZK4.The working space A1 has an inlet valve EV1 and an outlet valve AV2, which is arranged in the side wall of the cylinder 10 in that area are that the working chamber Al occupies in the smallest state. In this area there is also a spark plug ZK1. In the same way are in the work space A2, an inlet valve EV2 and an outlet valve AV2 and a spark plug ZK2 are arranged, an inlet valve EV3, an outlet valve AV3 and a spark plug in the working space A3 ZK3 and an inlet valve EV4, an outlet valve AV4 and one at the working space A4 Spark plug ZK4.
Die Einlaßventile EV und die Auslaßventile AV haben den gleichen prinzipiellen Aufbau. Sie weisen ein Ventilgehäuse'22 auf, in dem sich ein Ventilkanal 23 befindet. Ein mit einem Ventilstößel 26 verbundener Ventilteller 24 wird von einer Druckfeder 25, die sich an der Rückwand des Ventilgehäuses 22 abstützt und gegen eine mit dem rückwärtigen Ende des Ventilstößels 26 verbundene Scheibe 27 drückt, gegen den Ventilsitz 25 gedrückt. Die Steuerung der Ventile erfolgt durch (nicht dargestellte) Nockenwellen, die gegen die rückwärtigen Enden der Ventilstößel 26 drücken. Die Nockenwellen werden in bekannter Weise durch die Kurbelwelle 14 angetrieben. Die Ventilkanäle 23 stehen mit Querbohrungen 28 der Ventilgehäuse 22 in Verbindung.The inlet valves EV and the outlet valves AV have the same principle Construction. They have a valve housing 22 in which a valve channel 23 is located. One connected to a valve tappet 26 Valve disk 24 is by a compression spring 25 which is supported on the rear wall of the valve housing 22 and against a disk connected to the rear end of the valve stem 26 27 presses, pressed against the valve seat 25. The valves are controlled by Camshafts (not shown) resting against the rear ends of the valve lifters Press 26. The camshafts are driven in a known manner by the crankshaft 14 driven. The valve channels 23 are provided with transverse bores 28 in the valve housing 22 in connection.
An dem Zylindergehäuse 10 sind die Einlaßventil EV1-bis EV4 in einer Reihe angeordnet und die Auslaßventile AV1 bis AV4 sind ebenfalls in- einer Reihe angeordnet.On the cylinder housing 10, the inlet valves EV1 to EV4 are in one Arranged in a row and the outlet valves AV1 to AV4 are also in a row arranged.
Die Querkanäle 28 sämtlicher Einlaßventile EV1 bis EV4 sind durch einen an der Außenseite des Zylinders 10 längslaufenden Kanal 30 miteinander verbunden. Dieser längslaufende Kanal 30 weist parallele Seitenwände 31 auf, die von dem Zylinder 10 abstehen, sowie eine (nicht dargestellte) Außenwand, die eine Bohrung für jedes Ventilgehäuses 22 aufweist. Die Ventilgehäuse 22 werden mit einem Außengewinde 32 (Fig. 2) in Gewindebohrungen des Zylinders 10 eingeschraubt. Hierbei legt sich ein Flansch 33 gegen den Rand der Bohrung in der Außenseite des Kanals 30, so daß diese Bohrung abgedichtet wird. Durch den Kanal 30 sind sämtliche Einlaßventile EV1 bis EV4 untereinander verbunden. Dasjenige Einlaßventil, das von der Nockenwelle aufgesteuert wird, läßt das Treibstoff/Luft-Gemisch in den zugehörigen Arbeitsraum ein.The transverse channels 28 of all inlet valves EV1 to EV4 are through a duct 30 running longitudinally on the outside of the cylinder 10 is connected to one another. This longitudinal channel 30 has parallel side walls 31 which extend from the cylinder 10 protrude, as well as an outer wall (not shown) that has a hole for each Has valve housing 22. The valve housings 22 are provided with an external thread 32 (Fig. 2) screwed into threaded bores of the cylinder 10. Here comes in Flange 33 against the edge of the bore in the outside of the channel 30, so that this Bore is sealed. Through the channel 30 are all inlet valves EV1 to EV4 connected to each other. That inlet valve that is controlled by the camshaft is, lets the fuel / air mixture into the associated working space.
Die Auslaßventile AV1 bis AV4 können ebenso wie die Einlaßventile durch einen gemeinsamen Kanal verbunden sein.The outlet valves AV1 to AV4 can, like the inlet valves be connected by a common channel.
Bei dem Zustand,der in Fig. 2 dargestellt ist, erfolgt in dem Arbeitsraum Al die Zündung durch die Zündkerze ZK1. Dadurch expandiert der Arbeitsraum Al. Das Auslaßventil AV2 des Arbeitsraumes A2 ist geöffnet, so daß aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum A2 die Verbrennungsgase ausgeschoben werden. Der Arbeitsraum A3 vergrößert sich, um durch das geöffnete Einlaßventil EV3 das Kraftstoff/Luft-Gemisch anzusaugen. Der Arbeitsraum A4 verkleinert sich, um das in ihm befindliche Kraft/Luft-Gemisch bei geschlossenem Einlaßventil EV4 und geschlossenem Auslaßventil AV4 zu verdichten. Der beschriebene Funktionsablauf ist derjenige eines Viertaktmotors. Man erkennt, daß in jeder Phase in jedem der vier Arbeitsräume A1 bis A4 ein anderer Takt abläuft.In the state that is shown in FIG. 2, takes place in the work space Al the ignition by the spark plug ZK1. As a result, the work space Al expands. That Outlet valve AV2 of the working space A2 is open, so that from the decreasing Working area A2 the combustion gases are pushed out. The work area A3 is enlarged to suck in the fuel / air mixture through the open inlet valve EV3. The work space A4 is reduced by the force / air mixture in it to be compressed with closed inlet valve EV4 and closed outlet valve AV4. The functional sequence described is that of a four-stroke engine. One recognises, that in each phase in each of the four work spaces A1 to A4 a different cycle takes place.
Die Konstruktion der Verbindungsstellen zwischen den Stangen und den Kolben und die Konstruktion der Durchgänge zwischen den Stangen und den Kolben ist aus Fig. 6 ersichtlich. Die Stangen S11 ,S12,S21 und S22 bestehen jeweils aus einem sich über die gesamte Länge erstreckenden durchgehenden Rohr 35, das abschnittsweise von Hülsen 36 umgeben ist. Die Rohre 35 weisen längslaufende Kanäle 37 auf. Gemäß Fig. 6 ist der Kolben K1 mit der Stange S11 fest verbunden und der Kolben K2 ist mit der Stange S22 fest verbunden.The construction of the junctions between the rods and the Pistons and the construction of the passages between the rods and the pistons is can be seen from FIG. 6. The rods S11, S12, S21 and S22 each consist of one extending over the entire length through tube 35, the section is surrounded by sleeves 36. The tubes 35 have longitudinal channels 37. According to Fig. 6, the piston K1 is firmly connected to the rod S11 and the piston K2 firmly connected to the rod S22.
Dagegen gleitet der Kolben K1 auf der Stange S22 und der Kolben K2 gleitend auf der Stange S11. An denjenigen Stellen, an denen eine Stange mit dem Kolben fest verbunden ist, enden die das Rohr 35 umgebenden Hülsen 36 mit gegenseitigem Abstand im Innern des Kolbens. Der axiale Durchgangskanal des Kolbens weist an dieser Stelle eine ringförmige Verengung 38 auf, so daß nur das Rohr 35 hindurchgeht, die :Enden der Hülsen 36 aber stumpf im Innern des Kolben anschlagen.In contrast, the piston K1 slides on the rod S22 and the piston K2 sliding on the rod S11. In those places where a pole with the Pistons is firmly connected, the sleeves surrounding the tube 35 end 36 with mutual spacing inside the piston. The axial through-channel of the Piston has an annular constriction 38 at this point, so that only that Tube 35 passes through, the ends of the sleeves 36 but blunt inside the piston attacks.
Da die Hülsen 36 auf dem jeweiligen Rohr 35 axial unverschiebbar festgelegt sind, ist auf diese Weise z.B.Since the sleeves 36 are fixed axially immovable on the respective tube 35 is in this way e.g.
der Kolben K1 mit der Stange S11 fest verbunden und der Kolben K2 mit der Stange S22 fest verbunden.the piston K1 is firmly connected to the rod S11 and the piston K2 firmly connected to the rod S22.
An denjenigen Stellen, an denen sich Durchgänge 39 befinden, d.h. an denen der Kolben auf der Stange gleitet, führt die Hülse 36 durch den Durchgang 39 des Kolbens hindurch. In dem Durchgang 39 befinden sich in Ringnuten des Kolbens eingelassene Kolbenringe 40, die die Hülse 36 umschließen und den Durchgang 39 abdichten.In those places where there are passages 39, i. at which the piston slides on the rod, the sleeve 36 leads through the passage 39 of the piston. In the passage 39 are in annular grooves of the piston Recessed piston rings 40 which enclose the sleeve 36 and seal the passage 39.
An den festen Verbindungsstellen zwischen Kolben und Stange ist an dem Rohr 35 eine Querbohrung 41 vorgesehen, die mit einer das Rohr 35 umschließenden ersten Ringnut N1 im Kolben in Verbindung steht.There is on at the fixed connection points between piston and rod the pipe 35 is provided with a transverse bore 41 which surrounds the pipe 35 with a first annular groove N1 in the piston is in communication.
An den Durchgängen 39 sind in der Kolbenmitte zweite Ringnuten N2 vorgesehen, die die Hülse 36 der betreffenden Stange umgeben. Die ersten und die zweiten Nuten N1 und N2 dienen in noch zu erläuternder Weise der Schmiermittelverteilung. Wie aus Fig.At the passages 39 are second annular grooves N2 in the center of the piston provided which surround the sleeve 36 of the rod in question. The first and the Second grooves N1 and N2 serve to distribute the lubricant in a manner that will still be explained. As shown in Fig.
6 zu ersehen ist, liegen die ersten und die zweiten Nuten N1 und N2 in jedem Kolben in der Kolbenmittelebene.6, the first and second grooves N1 and N2 are located in each piston in the piston center plane.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist jeder Kolben (z.B. der Kolben K1) an seiner Umfangsfläche 41 eine umlaufende Ringnut N3 auf, die ebenfalls in der Mittelebene des Kolbens angeordnet ist. Beidseitig der Ringnut N3 sind weitere Ringnuten 42 zur Aufnahme (nicht dargestellter) Kolbenringe angeordnet, die mit der Innenfläche des Zylinders 21 zusamnzenwirken. An den Stirnseiten des dargestellten Kolbens K1 sind in bekannter Weise muldenfönnige Ausnehmungen 44 vorgesehen, um die Arbeitskammern zu vergrößern, sowie bei höherer Verdichtung Freiräume im Bereich der Ventile und der Zündkerzen zu schaffen und um das einströinende Frischgemisch zu verwirbeln.As can be seen from Fig. 7, each piston (e.g. piston K1) on its peripheral surface 41 a circumferential annular groove N3, which is also in the Central plane of the piston is arranged. There are further annular grooves on both sides of the annular groove N3 42 for receiving (not shown) piston rings arranged with the inner surface of the cylinder 21 cooperate. On the end faces of the piston K1 shown trough-shaped recesses 44 are provided in a known manner around the working chambers to enlarge, as well as free spaces in the area of the valves and with higher compression to create the spark plugs and to swirl the incoming fresh mixture.
Die Stangen S11,S12,S21,S22 bzw. ihre Rohre 35 dienen der Zuleitung von bl zu den einzelnen Kolben, und zwar sowohl zur Schmierung der Kolbenringe 40 zwischen den Stangen und den Kolben, als auch zur Schmierung der äußeren Kolbenringe an den Umfangsflächen der Kolben.The rods S11, S12, S21, S22 or their tubes 35 are used for the supply line from bl to the individual pistons, both for the lubrication of the piston rings 40 between the rods and the pistons, as well as for the lubrication of the outer piston rings on the circumferential surfaces of the pistons.
Zu diesem Zweck ist der Kanal der Stange S11 an einen öleinlaß El und der Kanal der Stange S21 an einen öleinlaß E2 angeschlossen. Das ölverteilsystem innerhalb des Kolbens K1 ist in Fig. 9 dargestellt. Die ölverteilsysteme der übrigen Kolben sind entsprechend ausgebildet.For this purpose, the channel of the rod S11 is connected to an oil inlet El and the channel of the rod S21 is connected to an oil inlet E2. The oil distribution system inside the piston K1 is shown in FIG. The oil distribution systems of the rest Pistons are designed accordingly.
In Fig. 9 sind die Stangen S21 und S22, die mit dem Kolben K1 nicht fest verbunden sind, mit einem Doppelkreis bezeichnet, um sie von den beiden mit dem Kolben K1 fest verbundenen Stangen S11 und S12 besser unterscheiden zu können. Aus der Stange S11, die an den öleinlaß El angeschlossen ist, gelangt öl durch die Bohrung 41 in die erste Ringnut N1. Von der ersten Ringnut N1 führen zwei erste Querbohrungen QB1 zu der außen umlaufenden Ringnut N3. Außerdem führen von der ersten Ringnut N1 zweite Querbohrungen QB2 zu jeder zweiten Ringnut N2 einer verschiebaren Stange S21 und 522.In Fig. 9, the rods S21 and S22 that are not associated with the piston K1 are firmly connected, denoted by a double circle to distinguish them from the two with the piston K1 firmly connected rods S11 and S12 to better distinguish. From the rod S11, which is connected to the oil inlet El, oil passes through the Bore 41 in the first annular groove N1. From the first annular groove N1, two first lead Cross bores QB1 to the outer circumferential annular groove N3. Also, run from the first Annular groove N1 second transverse bores QB2 to every second annular groove N2 one movable Rod S21 and 522.
Zweite Querbohrungen QB2 erstrecken sich ferner von den zweiten Ringnuten N2 zu der ersten Ringnut N1 der den Auslaß bildenden Stange S12. Zu der Ringnut N1 der Stange S12 führen außerdem zwei dritte Querbohrungen QB3, die von der dritten Ringnut N3 ausgehen.Second cross bores QB2 also extend from the second annular grooves N2 to the first annular groove N1 of the rod S12 forming the outlet. To the ring groove N1 of the rod S12 also lead two third transverse bores QB3, those of the third Ring groove N3 go out.
Auf diese Weise wird das von dem Einlaß El kommende öl im Innern des Kolbens entlang der in Fig. 9 gezeichneten Pfeile sowohl den Durchgängen der verschiebbaren Stangen S21 und S22,als auch der Umfangsfläche des Kolbens zugeführt, um anschließend durch die Stange S12 wieder abgeführt zu werden. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist in jeder Stange hinter der Befestigungsstelle des Kolbens ein Stopfen 45 angeordnet, um zu erreichen, daß das öl durch die Bohrung 41 fließt und nicht geradlinig durch die Stange hindurchgeht.In this way, the oil coming from the inlet El is inside the Piston along the arrows drawn in Fig. 9 both the passages of the displaceable Rods S21 and S22, as well as the circumferential surface of the piston fed to subsequently to be discharged again through the rod S12. As can be seen from Fig. 6, is a plug 45 is arranged in each rod behind the fastening point of the piston, in order to achieve that the oil flows through the bore 41 and not in a straight line the pole goes through.
In Fig. 11 sind die Kolben K1 bis K5 nur schematisch dargestellt, um die Strömungswege des öls zu verdeutlichen. Die Stangen Sil, S12,S21 und S22 sind aus Gründen der übersichtlichkeit fortgelassen, jedoch sind die entsprechenden Bohrungen der Kolben angegeben. Man erkennt, daß das durch den Einlaß El dem ersten Kolben K1 zugeführte öl zunächst auf die Umfangsfläche des Kolbens K1 und die zweiten Ringnuten N2, die die im Kolben K1 beweglichen Stangen umgeben, verteilt wird, um dann in der Stange S12 zusammengefaßt und abgeführt zu werden. Durch die im Kolben K2 geschlossene Stange S12 gelangt das öl in den Kolben K3 hinein. Di.e Stange S 12, die in dem Kolben K1 den Auslaß gebildet hat, bildet im Kolben K3 nunmehr den Einlaß.In Fig. 11 the pistons K1 to K5 are only shown schematically, to clarify the flow paths of the oil. The bars Sil, S12, S21 and S22 are omitted for the sake of clarity, but the corresponding Piston bores indicated. One recognizes that through the inlet El the first Oil supplied to piston K1 first on the circumferential surface of piston K1 and the second Annular grooves N2, which surround the rods movable in the piston K1, is distributed to then to be combined in the rod S12 and removed. By the in the flask K2 closed rod S12, the oil enters the piston K3. Di.e rod S 12, the outlet in the piston K1 has formed, forms in the piston K3 now the inlet.
Im Kolben K3 bildet die Stange S11 den Auslaß. Diese Stange führt geschlossen durch den Kolben K4 hindurch in den Kolben K5 hinein, wo sie den Einlaß bildet.In the piston K3, the rod S11 forms the outlet. This rod leads closed through piston K4 into piston K5, where it is the inlet forms.
Im Kolben K5 bildet die Stange S12 den Auslaß. Das Ende dieser Stange S12 ist an die Auslaßleitung A1 angeschlossen.In the piston K5, the rod S12 forms the outlet. The end of that pole S12 is connected to the outlet line A1.
Die geradzahligen Kolben K2 und K4 sind in gleicher Weise untereinander verbunden, wobei die Stange S21 mit einem Ende an den Einlaß E2 und mit dem anderen Ende an die Auslaßleitung A2 angeschlossen ist. Das von dem Einlaß E2 kommende öl verteilt sich im Kolben K2, wird dann in der Stange S22 wieder zusammengefaßt und dem Kolben K4 zugeführt. Dort verteilt sich das öl abermals, um anschließend in der Leitung S21 zusammengefaßt und der Auslaßleitung A2 zugeführt zu werden.The even-numbered pistons K2 and K4 are in the same way with one another connected, the rod S21 with one end to the inlet E2 and with the other End is connected to the outlet line A2. The oil coming from the inlet E2 is distributed in the piston K2, is then combined again in the rod S22 and supplied to the piston K4. There the oil is distributed again, to then be in to be combined in the line S21 and fed to the outlet line A2.
Das gleiche System wie in Fig. 11 ist in Fig. 12 in anderer -Darstellungsweise gezeichnet. Von einem ölreservoir 46 fördert eine Zahnradpumpe 47 öl zu den Einlässen El und E2. Das dem Einlaß El zugeführte öl dient zum Schmieren- der ungeradzahligen Kolben K1, K3 und K5 und das dem Einlaß E2 zugeführte öl dient zum Schmieren der geradzahligen Kolben K2 und K4.The same system as in FIG. 11 is shown in a different manner in FIG drawn. A gear pump 47 conveys oil from an oil reservoir 46 to the inlets El and E2. The oil fed to the inlet El is used to lubricate the odd-numbered ones Pistons K1, K3 and K5 and the oil supplied to inlet E2 are used to lubricate the even-numbered pistons K2 and K4.
Die Aus laß leitungen Al und A2 führen jeweils in das Reservoir 46 zurück. In Fig. 12 sind ebenfalls die in den Kolben gleitenden Stangen mit einem Doppelkreis bezeichnet, während die festen Verbindungen zwischen Stangen und Kolben durch einen einfachen Kreis bezeichnet sind.The outlet lines A1 and A2 each lead into the reservoir 46 return. In Fig. 12 are also the rods sliding in the piston with a Double circle denotes, while the fixed connections between rods and pistons are indicated by a simple circle.
In Fig. 13 ist das Prinzip einer Verbundmaschine dargestellt, die einen Expansionsteil ET (Motor) und einen Kompressionsteil KT (Verdichter) aufweist. Die Stangen sind in einer gemeinsamen Ebene liegend dargestellt, obwohl sie in Wirklichkeit kreuzförmig angeordnet sind. Die Kolben K1 bis K5 des Expansionsteils ET werden in gleicher Weise von der Kurbelwelle 14 gesteuert wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel. Die Kurbelwelle 14 steuert außerdem die Kolben K1', K2',K3' des Kompressionsteils KT über Stangen S11',S21',S12' und S22'. Diese Stangen werden über Pleuelstangen 15',16' und 18' ebenfalls von der Kurbelwelle 14 angetrieben, jedoch befinden sie sich auf der gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle 14. Das Kurbelwellengehäuse 13 ist also zwischen dem Expansionsteil ET und dem Kompressionsteil KT angeordnet. Der Verdichterteil KT saugt über Einlaßventile EV5 und EV6 Luft an, die in den Arbeitsräumen A5 und A6 verdichtet und anschließend über die dann öffnenden Auslaßventile AV5 und AV6 einem Druckspeicher 50 zugeführt wird. Der Druckspeicher 50 liefert den Einspritzdruck für die Injektion des Treibstoffes durch Einspritzdüsen 51 in die Arbeitsräume des Expansionsteils ET.In Fig. 13 the principle of a compound machine is shown, which an expansion part ET (engine) and a compression part KT (compressor). The bars are shown lying in a common plane, although in reality they are are arranged in a cross shape. The pistons K1 to K5 of the expansion part ET are controlled in the same way by the crankshaft 14 as in the previous embodiment. The crankshaft 14 also controls the pistons K1 ', K2', K3 'of the compression part KT via rods S11 ', S21', S12 'and S22'. These rods are connected via connecting rods 15 ', 16' and 18 'are also driven by the crankshaft 14, but they are located on the opposite side of the crankshaft 14. The crankshaft housing 13 is thus arranged between the expansion part ET and the compression part KT. The compressor part KT sucks in air via inlet valves EV5 and EV6, which is in the work rooms A5 and A6 compressed and then via the then opening exhaust valves AV5 and AV6 is fed to a pressure accumulator 50. The accumulator 50 supplies the Injection pressure for the injection of the fuel through injection nozzles 51 into the Work rooms of the expansion part ET.
Alternativ besteht die Möglichkeit, den Kompressionsteil auf der dem Kurbelwellengehäuse 13 abgewandten Seite des Expansionsteils ET anzuordnen. In diesem Fall können dieselben Stangen verwendet werden, die durch den Expansionsteil und den Kompressionsteil hindurchgehen und für beide Teile können auch dieselben Schmierkreisläufe verwendet werden.Alternatively, there is the option of placing the compression part on the dem To arrange crankshaft housing 13 facing away from the expansion part ET. In this In the case of the same rods can be used that through the expansion part and go through the compression part and the same lubrication circuits can be used for both parts be used.
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Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823237858 DE3237858A1 (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Lifting piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823237858 DE3237858A1 (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Lifting piston machine |
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|---|---|
| DE3237858A1 true DE3237858A1 (en) | 1984-04-19 |
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ID=6175558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823237858 Withdrawn DE3237858A1 (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Lifting piston machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE3237858A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523283A (en) * | 2003-03-26 | 2006-10-12 | ペトロビッチ ブルミンスキ，エデュアルド | Piston mechanism with diverging piston |
| CN102797562A (en) * | 2011-07-11 | 2012-11-28 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | Air cylinder piston mechanism with multiple pistons sharing one axis |
| CN102979617A (en) * | 2011-11-16 | 2013-03-20 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | Double top opposed piston engine |
-
1982
- 1982-10-13 DE DE19823237858 patent/DE3237858A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523283A (en) * | 2003-03-26 | 2006-10-12 | ペトロビッチ ブルミンスキ，エデュアルド | Piston mechanism with diverging piston |
| US7191697B2 (en) | 2003-03-26 | 2007-03-20 | Eduard Petrovich Burminskiy | Piston mechanism with diverging pistons |
| CN102797562A (en) * | 2011-07-11 | 2012-11-28 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | Air cylinder piston mechanism with multiple pistons sharing one axis |
| CN102979617A (en) * | 2011-11-16 | 2013-03-20 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | Double top opposed piston engine |
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